一、電機(jī)運轉(zhuǎn)的基本原理

做電動機(jī)變頻器的電子工程師，對于電機(jī)的運轉(zhuǎn)原理，大多數(shù)是從教科書上得來，基本上是人云亦云，并不是真正的深入了解，因此要想真正的做好變頻器，這樣的基礎(chǔ)是不行的；

就好比你有一桶水的知識，才能真正做好需要一瓢水知識的產(chǎn)品；只有一瓢水的知識就做產(chǎn)品這叫“浮躁”；市面上大量的“仿、冒”產(chǎn)品不就是這樣來的？作者想通過此文，

從物理概念入手講清機(jī)理，再通過簡單的數(shù)學(xué)而不是高深的數(shù)學(xué)（高深的數(shù)學(xué)解釋市面上有大把的書）把物理概念深化，從而在更抽象的層面上理解基本原理；簡單、通俗但深入。

先做一個小實驗：將一臺好的異步電機(jī)拆開（較小的電機(jī)定子線圈阻抗較高，電流較?。〕鲛D(zhuǎn)子，在定子繞組的引出線接上三相調(diào)壓器，接上三相交流電，

調(diào)到合適的電流電壓（以較小的電壓電流來做這個實驗，防止損壞電機(jī)），這時在電機(jī)定子中放入一顆鋼珠，就能看到鋼珠沿著定子槽的內(nèi)表面旋轉(zhuǎn)，這就是三相交流電在定子繞組中產(chǎn)生

的旋轉(zhuǎn)磁場Zui直觀的表現(xiàn)；也就是說，三相交流電在定子繞組上產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場吸著鋼珠在旋轉(zhuǎn)，通過觀察鋼珠的旋轉(zhuǎn)，旋

轉(zhuǎn)磁場就表現(xiàn)出來了。上述的實驗是電機(jī)運轉(zhuǎn)的基本物理概念，下面就要通過數(shù)學(xué)計算揭示出旋轉(zhuǎn)磁場是如何來的，三相交流電的一個

完整波形周期，它的瞬時值是：

ua=umsin(θ)

ub=umsin(θ－120°)    

uc=umsin(θ＋120°)                                      

 

二、變頻器的基本原理： 

從上述的電機(jī)運轉(zhuǎn)原理我們可知，作為變頻器，為構(gòu)造電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場，現(xiàn)在是有兩種基本方法：一種是spwm，是從電源出發(fā)構(gòu)造變頻器，

即變頻器只需模擬三相交流正弦波電壓，以變頻達(dá)到調(diào)速要求，

這樣變頻器構(gòu)造的三相交流電就會在電機(jī)的繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使電機(jī)運轉(zhuǎn)；三相交流

電從示波器上可見，旋轉(zhuǎn)磁場我們從上述試驗中可見，因此該方法理論上簡單

直觀，容易理解。另一種是svpwm，是從電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場出發(fā)構(gòu)造變頻器，

直接由變頻器產(chǎn)生出電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場所需的電流電壓（注意，這里并沒有強(qiáng)調(diào)是

三相正弦波電壓，只是萬變不離其中而已），就能在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場而使電

機(jī)運轉(zhuǎn)；由于旋轉(zhuǎn)磁場用矢量描述，該理論比較抽象，不容易理解，但它更符

合電機(jī)的真實情況，并有諧波少，轉(zhuǎn)矩脈動小，直流電壓利用率高等優(yōu)點。                 

 

三、spwm法：(sinusoidal pulse width modulation)

我們知道，開關(guān)電源是以不同寬度的脈沖來輸出不同的電壓，這是pwm，

同理，我們用窄脈沖構(gòu)造正弦波的起始部分，用寬脈沖構(gòu)造正弦波

的峰值部分，數(shù)字脈沖的寬窄對應(yīng)于正弦波幅值的高低。spwm就是用一串

計算的、脈沖寬度漸變的脈沖經(jīng)濾波構(gòu)造出正弦波。

以脈寬構(gòu)造正弦波（spwm）的方法很多，在單片機(jī)時代，概念清楚簡

單的我認(rèn)為面積法比較好，由于這是過時的東西，因此下面僅介紹這一種。

spwm的面積法是將一個正弦波按時間軸將該波形切成間隔均勻的一塊

一塊，將一串脈沖也按時間軸與正弦波對應(yīng)排列，當(dāng)每一正弦波塊的面積等

于相對應(yīng)脈沖的面積時，濾波之后就可以說該脈沖串就等于該正弦波；（實際                

上，從示波器上看，電壓波形是脈沖波但電流波形且是正弦波）